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集中監控、科學管理，實現安全高效生產——記霍寶干河煤礦綜合信息化項目
山西光遠科技有限公司 范志峰
應用背景
霍州煤電集團公司是山西省三大煤炭基地之一的晉中基地內一個大型骨干煤礦，也是晉南最大的省屬國有重點煤炭企業。公司已有47年的發展歷史，前身霍州礦務局始建于1958年，2000年底改制為霍州煤電集團有限責任公司，2001年10月同西山煤電、汾西礦業等聯合組建山西焦煤集團公司，為山西焦煤集團公司的子公司。
霍寶干河煤礦是霍州煤電集團與寶山鋼鐵公司合作建設的一座大型現代化礦井，年設計生產能力210萬噸，2004年6月開工建設， 2008年8月1日正式投產。
霍寶干河煤礦是在國家已經把企業信息化建設列入十一五發展規劃，把企業信息建設提升到戰略高度；霍州煤電集團經過近十年的企業信息化建設，取得了一定的成效，企業充分認識到企業信息化建設是提高企業經營管理水平、提高安全生產水平、提高企業生產效率和市場競爭力的必要手段的背景下投資建設的。礦井在建設初期就對信息化建設方案進行了公開招標和集體會審，力求把霍寶干河煤礦建成高度信息化的新型示范礦井。
客戶需求
建立底層生產監控系統，實時了解供電設備、皮帶、水泵、提升設備、通風機、壓風機以及生產環境（包括瓦斯、CO、溫度等）情況。
建立生產監控平臺，集成各個底層監控系統，方便用戶了解全礦底層生產設備工作情況，工作環境測量指標；方便總調度員遠程控制供電開關、皮帶、水泵的開停。
建立煤礦安全生產調度系統，包括實施生產監控和調度管理功能，方便礦領導實時了解全礦生產情況。
解決方案
根據霍寶干河煤信息一體化項目方案，全礦信息網絡由管理信息網、服務器群子網、調度指揮信息網、集中控制網和生產過程控制網絡組成。
集中控制網與調度指揮信息網連接并采用控制網專用網閘進行物理隔離，實現單向通信（或嚴格限制返回字節數的雙向通信），調度指揮信息網與管理信息網之間通過防火墻等硬件安全設備以及相應的管理手段實現有限制的互聯互通。
為了確保可靠性與安全性，生產過程控制網采用光纖傳輸環網結構，要實現井下所有信息系統（數據、語音、視頻）的接入。所有安全生產監控自動化子系統均接入到光纖傳輸環網進行傳輸，主干網（地面至井下中央變電所）不再敷設電纜。
調度指揮控制中心既是礦井的生產安全指揮中心，又是整個礦井生產系統的控制中心。在礦井調度指揮中心既能夠實時監測到整個礦井的生產和安全狀況，又能夠對礦井主要生產系統實現遠程控制。
在管理信息網絡上實現控制網絡實時數據與管理數據的共享，使企業管理者能夠通過計算機網絡系統隨時掌握企業的生產、安全和管理信息。
系統數據流
在生產控制網絡（控制環網）使用GE 公司工業組態軟件Proficy HMI/SCADA–iFIX集成各底層生產監控系統，實現遠程監控功能，以便總調度員和各專業調度員實施了解現場生產情況，控制生產設備、供電開關的開停。
通過單向數據傳送程序，實時生產數據跨過網閘傳輸到Proficy Historian（iH），通過Proficy Realtime Information Portal集成到煤礦安全生產調度系統中展示給Web瀏覽用戶，結合調度員錄入的調度管理數據，產生經營管理所需的分析報表，為管理決策提供依據。
系統數據流如下圖所示：
系統設計
·實時生產服務器
實時生產服務器由兩臺Windows 2003服務器安裝Proficy iFIX Plus SCADA Server軟件冗余運行，完成從現場控制設備采集、存儲數據的工作。同時還運行數據單向傳輸程序，跨網閘發送數據到信息網Proficy Historian（iH）數據庫中。
·實時監控終端
各實時監控終端在Windows XP環境中安裝Proficy HMI/SCADA–iFIX iClient軟件負責開發各個子系統的所有功能，動態顯示生產情況、設備狀態、生成報表，供各專業調度員查看、完成遠控功能。
·Proficy Historian（iH）服務器
Proficy Historian（iH）服務器由兩臺Windows 2003服務器安裝Proficy Historian（iH）軟件和Microsoft SQL Server 2005服務器組成集群，提供實時歷史數據接收、存儲、查詢功能。
·Proficy Realtime Information Portal服務器
Proficy Portal服務器在Windows 2003環境中安裝Proficy Realtime Information Portal軟件負責開發、發布各個子系統的所有功能提供WEB訪問。
·煤礦安全生產調度系統服務器
煤礦安全生產調度系統服務器在Windows 2003環境中配置IIS服務負責發布.net平臺上開發的生產調度系統，接收調度管理數據存儲于Microsoft SQL Server 2005數據庫中，查詢生成報表，通過框架調用Proficy Portal實時監控頁面，供用戶實時了解現場生產情況。
·Microsoft SQL Server 2005服務器
Microsoft SQL Server 2005服務器由兩臺Windows 2003服務器安裝Microsoft SQL Server 2005軟件和Proficy Historian（iH）服務器組成集群，提供調度管理數據、生產統計數據的存儲、查詢功能。
系統功能
對應于以上網絡結構，干河煤礦軟件項目集成后在全礦將形成兩套系統：煤礦安全生產監控系統 + 煤礦安全生產調度系統。
煤礦安全生產監控系統是對底層生產監控系統的集成，運行于網閘之內的集中控制工業環網，使用GE公司的工業控制軟件Proficy HMI/SCADA–iFIX實現。視頻、數據同步監控，既有利于用戶從數據視頻兩方面掌握生產現場狀況，又有利于用戶實時了解生產控制指令的執行情況、執行效果；系統設計各部門分項控制和總調集中控制功能，總調度員通過礦井概貌了解全礦生產情況、全部報警信息、控制關鍵生產設備實施緊急調度；各部門、各專業調度員通過各子系統了解本部門、本專業生產情況，實施遠程調度。如下圖所示：
煤礦安全生產調度系統包括實時生產監測系統(煤礦安全生產監控系統不含控制功能) + 煤礦生產調度管理系統，運行于管理信息網絡、調度指揮信息網，使用Web構架，不需要復雜的安裝配置即可方便應用。
實時生產監測系統，使用GE公司的工業控制軟件Portal和定制開發的功能模塊實現，供礦領導、礦調度員實時了解全礦生產情況、根據生產情況下發調度命令，要求生產控制調度人員執行生產調度命令。
煤礦生產調度管理系統包括生產計劃的制定、生產執行情況、安全事故的記錄查詢統計等功能。如下圖所示：
系統特色
·信息集成
數據視頻同步監控：安裝有攝像頭的子系統，可以實現視頻、數據同步監控；總集成畫面(全礦生產概貌)：畫面直觀生動，數據高度集成，力求礦調人員看此監控圖即可了解全礦的生產狀況。如下圖所示：
·故障自診斷
定義故障條件后，當故障發生時，總集成界面(全礦生產概貌)和子系統監控界面中同時直觀的顯示故障、報警信息。
·聯控
定義聯控條件、聯控場景后，當符合聯控條件后，調度大屏自動切換到指定場景，顯示指定內容。有效幫助礦調人員及時處理生產事故，指揮排除安全隱患。
·調度指揮管理系統
全面整合生產調讀日常管理數據、礦井安全監控系統實時數據、自動化設備運行實時數據、工業視頻數據、事故處理記錄、人員考勤記錄等多種信息。涵蓋作業計劃制定、生產過程監控、日常調度指揮、應急事件處理等煤礦生產調度相關的各項業務。為調度員提供一個桌面辦公平臺，輔助調度員全面、迅速、準確地進行生產調度。
實施結果
在這個項目中，應用了GE的Proficy軟件系統為干河煤礦生產管理提供了實用、高效的技術平臺，實現了行業領先的信息化礦山。通過項目的實施，為實現遠程監控、井下無人值守創造了有利的設備基礎；為管理人員提供了透明化的信息支撐，使生產決策更加科學合理；此套系統為把煤礦建設成安全、高效、環保、節能的現代企業做出了突出貢獻。
關于GE智能平臺
GE智能平臺是一個提供高新技術的企業，它為世界各地的用戶提供用于自動化控制和嵌入式領域的軟硬件產品、服務以及專業技術。我們為用戶提供一個獨特的、靈活的、超可靠的技術基礎，使得他們在包括能源、水處理、消費品、國防以及通訊等領域，獲得持續的競爭優勢。GE智能平臺總部設在美國弗吉尼亞州的夏洛茨維爾，是GE企業解決方案業務集團的一員。需獲取更多詳情，請訪問www.ge-ip.com。
關于GE企業解決方案
GE企業解決方案通過提供集成的解決方案幫助客戶提升生產力和收益，這些解決方案涵蓋了傳感器和無損檢測、安防和生命安全技術、電力系統保護和控制以及工廠自動化和Embedded計算系統。企業解決方案的高科技、高增長的業務包括傳感與檢測技術，安防，數字能源和智能平臺。世界各地60多個國家的17000多名員工為客戶解決各種問題。
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